[發(fā)明專利]時(shí)鐘恢復(fù)相位模糊判定、補(bǔ)償?shù)难b置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710382465.1
• 申請(qǐng)日: 2017-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN107171780B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱理辰;卜祥元;馬永鋒;王繼超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L7/033
• 分類號(hào): H04L7/033;H04L7/00
• 代理公司: 北京理工正陽知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鮑文娟

本發(fā)明提出了一種時(shí)鐘恢復(fù)相位模糊判定、補(bǔ)償?shù)难b置和方法。同步轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)距中要求被測(cè)端根據(jù)接收信號(hào)的相位和速率提取恢復(fù)時(shí)鐘，但系統(tǒng)重啟后，吉比特收發(fā)器(GTX/GTH)恢復(fù)時(shí)鐘時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)180度初始相位翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這將導(dǎo)致測(cè)距結(jié)果出現(xiàn)模糊。為此，本發(fā)明提出在使用GTX/GTH恢復(fù)時(shí)鐘時(shí)，對(duì)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器采樣的接收信號(hào)進(jìn)行跟蹤，準(zhǔn)確定位實(shí)際信號(hào)的到達(dá)時(shí)刻，并以實(shí)際信號(hào)的到達(dá)時(shí)刻作為基準(zhǔn)，對(duì)恢復(fù)時(shí)鐘及恢復(fù)時(shí)鐘的180度反相時(shí)鐘進(jìn)行對(duì)比判決，判定哪一路時(shí)鐘為正確的恢復(fù)時(shí)鐘，并對(duì)由于錯(cuò)誤恢復(fù)時(shí)鐘所導(dǎo)致的測(cè)距模糊進(jìn)行補(bǔ)償。本方法解決了GTX/GTH恢復(fù)時(shí)鐘相位模糊所導(dǎo)致的同步轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)距結(jié)果出現(xiàn)模糊的問題，提高了同步轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)距法的測(cè)距精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及時(shí)鐘恢復(fù)相位模糊判定、補(bǔ)償?shù)难b置及方法，屬于衛(wèi)星通信和雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

激光統(tǒng)一測(cè)控系統(tǒng)要求天基終端與地面站之間、天基終端與天基終端之間采用激光實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸與高精度測(cè)距一體化功能。目前導(dǎo)航探測(cè)系統(tǒng)中有一種廣泛使用的測(cè)距方法，稱為同步轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)距方法。同步轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)距原理如圖1所示，天基終端作為被測(cè)端，向地面站發(fā)送的信號(hào)稱為下行鏈路信號(hào)；地面站作為主測(cè)端，向天基終端發(fā)送的信號(hào)稱為上行鏈路信號(hào)。主測(cè)端發(fā)送上行測(cè)距幀數(shù)據(jù)至被測(cè)端，主測(cè)端使用本地時(shí)間系統(tǒng)記錄上行測(cè)距幀幀頭時(shí)刻，被測(cè)端收到上行測(cè)距后立即轉(zhuǎn)發(fā)，即下行測(cè)距幀幀頭與到達(dá)被測(cè)端的上行測(cè)距幀幀頭在時(shí)間上保持一致(實(shí)際工程中有系統(tǒng)處理時(shí)延，為恒定值)，并且轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)中攜帶與接收信號(hào)一致的動(dòng)態(tài)信息(相當(dāng)于上行信號(hào)發(fā)送到被測(cè)端之后反射回主測(cè)端)。主測(cè)端使用本地時(shí)間系統(tǒng)記錄下行測(cè)距幀幀頭時(shí)刻。據(jù)此計(jì)算出地面發(fā)出上行測(cè)距幀幀頭至地面收到下行測(cè)距幀幀頭之間的時(shí)延，即為信號(hào)上下行傳輸時(shí)延，乘以光速即可得到雙向路程。同步轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)距與其他測(cè)距方法相比，由于距離的測(cè)量在主測(cè)端完成，因此有效地消除了主、被測(cè)端時(shí)鐘差對(duì)測(cè)距結(jié)果的影響。

同步轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)距要求被測(cè)端實(shí)時(shí)地跟蹤主測(cè)端發(fā)來的信號(hào)，并以相同的相位和速率發(fā)送信號(hào)給主測(cè)端。一種可行方法是被測(cè)端根據(jù)接收信號(hào)的相位和速率提取恢復(fù)時(shí)鐘，確保恢復(fù)時(shí)鐘完全跟蹤接收信號(hào)，以此時(shí)鐘進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)即可達(dá)到同步轉(zhuǎn)發(fā)的目的。在實(shí)現(xiàn)這種方法時(shí)可利用FPGA中的吉比特收發(fā)器(GTX/GTH)模塊提取恢復(fù)時(shí)鐘。

GTX/GTH作為高速信號(hào)的接收端時(shí)，具有通過內(nèi)部時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(Clock DataRecovery,CDR)電路在時(shí)鐘非同源的動(dòng)態(tài)信道中恢復(fù)出與接受信號(hào)速率相匹配的時(shí)鐘的功能，此時(shí)鐘稱為恢復(fù)時(shí)鐘。以恢復(fù)時(shí)鐘為基準(zhǔn)指導(dǎo)同步轉(zhuǎn)發(fā)，在被測(cè)端將接收信號(hào)再生轉(zhuǎn)發(fā)回主測(cè)端。然而，經(jīng)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)：系統(tǒng)重啟后，使用GTX/GTH恢復(fù)的時(shí)鐘有時(shí)會(huì)出現(xiàn)180度初始相位翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，即相位偏差1/2個(gè)時(shí)鐘周期，這可能是由CDR電路內(nèi)部鎖相環(huán)路引起的。雖然這對(duì)通信沒有影響，解調(diào)出的數(shù)據(jù)是正確的，但是恢復(fù)時(shí)鐘卻存在相位模糊，恢復(fù)時(shí)鐘相位模糊會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的相位模糊，最終導(dǎo)致同步轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)距結(jié)果出現(xiàn)模糊，即每次測(cè)量的結(jié)果可能有2種情況，二者相差1/2個(gè)時(shí)鐘周期。針對(duì)這一問題，本發(fā)明提出了時(shí)鐘恢復(fù)180度相位模糊的判定、補(bǔ)償裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上問題，本發(fā)明提出了一種時(shí)鐘恢復(fù)相位模糊判定、補(bǔ)償?shù)难b置及方法。具體如下：

一種時(shí)鐘恢復(fù)相位模糊判定裝置，包括：時(shí)鐘恢復(fù)電路：恢復(fù)出與接收到的輸入信號(hào)速率相匹配的恢復(fù)時(shí)鐘(clk0)，以及與clk0相位相差180度的反相時(shí)鐘(clk180)；同步電路：跟蹤接收到的輸入信號(hào)，每一幀產(chǎn)生一次幀標(biāo)志脈沖(pr)及當(dāng)前時(shí)刻對(duì)應(yīng)的碼初相位(P₀)；以及運(yùn)算判決電路：以所述的clk0、clk180、pr和P₀為輸入，判定恢復(fù)出的隨路時(shí)鐘是否存在相位偏移，并給出判決標(biāo)志。

進(jìn)一步地，所述時(shí)鐘恢復(fù)電路包括吉比特收發(fā)器(GTX/GTH)和數(shù)字時(shí)鐘管理器(DCM)，GTX/GTH在接收高速信號(hào)的同時(shí)，通過其內(nèi)部的時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)電路恢復(fù)出與接收信號(hào)速率相匹配的clk0，一路直接送入運(yùn)算判決電路，另一路經(jīng)所述DCM產(chǎn)生相位差180度的clk180之后送入所述運(yùn)算判決電路；